井巷工程第三讲炸药和起爆演示文稿

井巷工程第三讲炸药和起爆演示文稿本文档共60页；当前第1页；编辑于星期三\19点57分（优选）井巷工程第三讲炸药和起爆本文档共60页；当前第2页；编辑于星期三\19点57分爆破工程在国民经济建设中的作用基本建设开山凿石隧道修路移山填海抛石筑坝城市建设拆除建筑开挖地基机械加工爆炸焊接爆炸复合爆炸切割爆炸加工航空航天星箭分离发动机点火救生逃逸降落伞切割本文档共60页；当前第3页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18单位：安全科学与工程学院主讲人：高保彬炸药和起爆井巷工程第四讲本文档共60页；当前第4页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18炸药爆炸理论2炸药1炸药起爆3炸药和起爆本文档共60页；当前第5页；编辑于星期三\19点57分

2023/6/18目的

重点

炸药爆炸理论难点炸药爆炸理论掌握炸药及其起爆器材炸药发展史本文档共60页；当前第6页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18炸药1本文档共60页；当前第7页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18引言8起爆药：敏感、威力小，对机械冲击、摩擦、加热、电火花极敏感，雷管的起爆药。雷汞、氮化铅等。猛炸药：敏感度低、威力大，雷管的加强药、组成混合炸药。TNT、黑索金、太恩。发射药（火药）：快速燃烧，军事上发射药，工业上作起爆器材（导火索）和雷管的延期药单体炸药：各组成元素以一定化学结构存在于同一分子中的炸药。TNT、黑索金、雷汞混合炸药：由两种以上分子组成的混合物。硝化甘油类炸药、硝铵类炸药、氯酸盐类炸药1.按组分分：2.按用途分：本文档共60页；当前第8页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.1黑火药时代“火”的概念及演变继而进入煤和石油燃烧的利用；（2）几千年前燧人氏钻木取火开始了人类对火的利用；（1）当今已进入原子能时代；从某种意义上讲:人类是从火中繁荣起来的。在利用火的技术中，火炸药的利用独树一帜。（3）本文档共60页；当前第9页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.1黑火药时代“药”的概念及演变古代药物虽多是天然品，但能爆发着火的药都不是天然产物，而是中国炼丹家发明的。（1）公元前475-86年，炼丹家利用各种金、石药物炼药时，硝、硫、炭为常备物，当此三种成分相遇受热或激发即会爆炸着火。（2）由于炼丹而发生的火药爆发燃烧丹房的事故多了，转而重视火药的爆发性质而作兵家火攻之用，也因此将一切爆发着火的物质都以药字命名，统称为火药。（3）本文档共60页；当前第10页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18时间发展历程公元660年孙思邈（药学家）《丹经》中“伏硫磺法”，就记载了硝石与硫磺的化学反应；公元803年清庶子《铅汞甲辰至宝集成》中记载了硫二两、硝二两、马兜铃三钱半配合而成的矾伏火法：

4KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO2即民间所谓的“一硫二硝三木炭”的说法。11—13世纪黑火药经由阿拉伯传入欧洲，1242年国外才有第一次专门记载。1.1黑火药时代火药黑火药的发展历程本文档共60页；当前第11页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18时间发展历程17世纪欧洲产业革命后，黑火药始用于开采矿石。18世纪末至18世纪末黑火药还是唯一的炸药品种。1799年雷汞的发现和应用,标志着黑火药时代的结束。我国由于受苏联文字翻译的影响，把爆发物中以爆燃为主要反应形式的才称为火药，而把以爆轰为主要反应形式的称为炸药，同时也把一切爆发物都称为炸药。1.1黑火药时代火药黑火药的发展历程本文档共60页；当前第12页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18时间发展历程19世纪基础化学的发展促进了炸药化学的研究，一些工业炸药相继问世。1867—1875年伟大的化学家诺贝尔发明了：硝化甘油炸药、硝化棉炸药和雷管，推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。20世纪初人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了疯狂时期，从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。出现的军事炸药主要ＴＮＴ、ＲＤＸ（黑索金）等。1.2硝化甘油时代炸药炸药的发展历程本文档共60页；当前第13页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.2、硝化甘油时代硝化甘油是由甘油经三次硝化而制，又称三硝酸甘油酯，英文名Nitroglycerine，缩写：NG硝化甘油纯硝化甘油感度极高，不能单独作为工业炸药使用。在13.5度时，结晶的硝化甘油用羽毛一拨，就能爆炸；化学特性硝化甘油有毒，虽其挥发性很小，但当你闻到有股淡淡的甜味时，你就中毒了。中毒的反应如同急性感冒症状。物理性质诺贝尔发现了硅藻土能吸收相当大量的硝化甘油，并且运输和使用时都较为安全，于是便产生了最初的硝化甘油类炸药——达纳迈特。之后又出现其衍生品如:硝化棉炸药等。本文档共60页；当前第14页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.2硝化甘油时代▼抗水性强、可用于水下爆破▼密度大、爆炸威力大

优点▼撞击和摩擦感度高，安全性差▼有毒▼价格昂贵，储存期短、易老化

缺点本文档共60页；当前第15页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代硝酸铵（ammoniumnitrate）缩写：AN

分子式：

NH4NO3氧平衡：＋19.98%

爆速：

1100~2700m/s

临界直径：100mm本文档共60页；当前第16页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代时间发展历程1659年德国人J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。19世纪末期欧洲人用硫酸铵与智利硝石（硝酸钠）进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展，硝酸铵生产获得了丰富的原料，于20世纪中期得到迅速发展，20世纪60年代硝酸铵曾是氮肥的领先品种。中国在60年代左右建立了一批硝酸铵工厂。硝酸铵的发展历程本文档共60页；当前第17页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代当硝酸铵颗粒吸湿以后，在颗粒表面逐渐形成饱和溶液膜，通过表面张力和毛细管作用，使饱和溶液膜在颗粒之间搭成“液桥”。随着温度的下降，从“液桥”中析出坚硬致密的晶粒，并将硝酸铵颗粒牢固地粘结成块状。又称“盐桥”——结块。这和我们日常的盐受潮结块是一个原理。当化工厂存放大量硝酸铵就会结块成盐山，这种盐山就像石头那么硬，在过去的工程能力条件下很难把它破碎。当爆破量比较大时，引起了硝酸铵的爆炸，世界发生了多起惨烈事故。具有较强的吸湿性和结块性特点本文档共60页；当前第18页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代历史上最大的10次爆炸之一——德克萨斯城的灾难本文档共60页；当前第19页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代第二次世界大战期间，一些国家专门建立了硝酸铵厂，将硝酸铵与TNT混合在一起弥补军用炸药的不足；这就是最早的铵梯炸药；中国解放后，硝酸铵作为主要化肥，也同时生产硝铵炸药；一些山区农民买了化肥种地，农闲时就把化肥加点柴油加工炒一下，去山上开炸石头。随着多起恐怖爆炸事件的发生，尤其是911事件之后，硝酸铵被全世界统一列为爆炸物质和严控生产，我国的大多生产厂关闭转产，仅留下为数不多一些大型化工厂在计划条件下控制生产。化肥的作用也被取代。本文档共60页；当前第20页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代铵梯炸药①铵油炸药②铵松（沥）腊炸药③④浆状（水胶）炸药⑤乳化炸药硝铵类炸药---按出现顺序有：硝酸铵造粒品种按出现顺序有：粒状、多孔粒状、膨化粒状。本文档共60页；当前第21页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代TNT作用：提高炸药感度、威力铵梯炸药成分硝酸铵TNT木粉问题：价格贵、与军工争原料、有毒这类炸药受潮、遇水就失效木粉作用：减缓结块本文档共60页；当前第22页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代

柴油作用：平衡硝酸铵的氧平衡值，提高炸药的传爆性能。解决了使用TNT的问题。铵油炸药成分硝酸铵柴油木粉新问题：用雷管不能直接起爆，临界直径大，不能用于小炮孔装药。更没有解决怕潮、怕水问题。本文档共60页；当前第23页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代把硝酸铵颗粒放在融化的松香、石蜡混合物中炒，让松香、石蜡能包裹在颗粒上，起到防潮防水的作用。这样，松香、石蜡也代替了柴油的作用。问题：可短期防水、但当温度高一点时就融化粘接，失去防水作用；更大的问题：产生的毒气量大，不能用于地下矿山。铵沥腊炸药硝酸铵沥青石蜡铵松腊炸药石

蜡硝酸铵松

香本文档共60页；当前第24页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代固体颗粒和水溶液拌合在一起是要分离的，为此就加入胶结物质。生产的炸药如浆糊状。浆状硝铵炸药敏化猛炸药（TNT）硝酸铵饱和水溶液

硝酸铵固体颗粒胶

联

剂问题：1）加入了高猛炸药和高发热原料使价格高；

2）存放期不长，会离析、发霉、发臭、渗油等。本文档共60页；当前第25页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代乳化炸药——具有划时代意义的成果乳化炸药成分硝酸铵饱和水溶液脂肪油敏化气泡乳化剂神秘的乳化剂——

具有让水和油相溶的能力本文档共60页；当前第26页；编辑于星期三\19点57分2023/6/181.3硝酸铵时代乳化炸药的技术机理（1）油包水（硝酸铵水溶液），使连续相为利于燃烧传爆的油；（2）油包水，使水包裹在油里，水不易蒸发流失，稳定性好；（3）硝酸铵在遇到油脂类物质时，其更易活化；（4）加入微小气泡作为敏化剂，提高了炸药感度。乳化炸药现在已将在工程爆破领域占主导地位，并出现了很多衍生品：粉乳化炸药：将乳化炸药的乳剂喷雾干燥后制成；乳化油炸药：在铵油炸药中掺入粉乳化，来提高铵油炸药的感度；又称，重铵油炸药。各种煤矿许用炸药：在前面炸药的基础上加入、或被覆消焰剂（盐）。本文档共60页；当前第27页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18炸药爆炸理论2本文档共60页；当前第28页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.1爆炸定义及分类29物理爆炸：仅有温度、压力和体积变化，如地震、闪电、锅炉爆炸、气球爆炸等，化学成分不变。化学爆炸：产生爆炸物，如炸药爆炸、燃放鞭炮、煤气爆炸、瓦斯爆炸等，物态和化学成分发生变化。核爆炸：裂变——原子弹、聚变——氢弹爆炸的定义

一般认为，物质发生急剧变化并放出大量的能量、对周围介质做机械功，同时可能伴随有声、光、热效应的现象，称为爆炸。爆炸的基本特征表现在速度快、威力大和破坏作用强等方面。爆炸分类本文档共60页；当前第29页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.2炸药爆炸三要素301反应的放热性

炸药爆炸必须的能源3反应中生成大量气体产物

炸药爆炸对外做功的媒介2反应过程的高速度爆炸反应区别一般化学反应的重要标志本文档共60页；当前第30页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.3爆炸起爆和殉爆31炸药的起爆：激发炸药爆炸的过程称为起爆；起爆能（初始冲能）——雷管提供；主动药卷：反映冲击波的强度－猛度被动药卷：反映对冲击波的敏感程度殉爆——1爆2爆；（优缺点）惰性介质（空气）本文档共60页；当前第31页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.4爆轰及其影响因素32缓慢分解：整个物质内展开。燃烧：在外界能量的激发下，在局部区域进行，且自动传播。主要靠热传导传递参量和激发化学反应。爆轰：在外界能量的激发下，在局部区域进行，且自动传播。主要靠压缩冲击波作用传递参量和激发化学反应，传播速度快，达2000-9000m/s。传播不受外界影响，且爆轰产物的运动方向与反应区的传播方向相同。炸药的燃烧和爆轰（三种化学变化形式）爆轰影响因素药卷直径炸药密度起爆冲能本文档共60页；当前第32页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.5间隙效应33定义：药卷和炮孔之间存在月牙形空间时，爆炸药柱所出现的自抑制——能量逐渐衰减直到拒（熄）爆的现象。小直径爆破作业中，非常严重。乳化炸药间隙效应最小。间隙效应(管道效应、沟槽效应)应对措施：可采取选用爆速大的炸药和大直径药卷及坚固外壳等措施，实现稳定爆轰。本文档共60页；当前第33页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.6炸药爆炸性能参数34猛度34炸药爆炸瞬间爆轰波及其产物对邻近局部固体介质的破碎能力。指标：铅柱压缩单位mm。本文档共60页；当前第34页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.6炸药爆炸性能参数35爆力35爆炸气体膨胀作功能力的大小。指标：铅柱扩孔单位：毫升减去原孔体积和雷管爆炸引起扩孔体积，试验时温度15度。本文档共60页；当前第35页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.7炸药的敏感度36炸药敏感度36炸药在外界起爆能作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的敏感度，简称炸药感度。1.热敏感度：热能作用引起炸药爆炸的难易程度；加热感度（爆发点）——均匀加热时，发生爆炸的温度，火焰感度——距离2.机械敏感度：

冲击感度——25次试验，爆炸的百分率；10kg/25cm/0.05g

摩擦感度——摆式摩擦仪本文档共60页；当前第36页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.7炸药的敏感度37373.爆轰感度（起爆冲能感度）：炸药对爆轰冲击波（即激发冲击波）的敏感程度；测试：极限起爆药量测定装置；（炸药冲击波感度——殉爆）4.静电火花感度：

炸药对经典的敏感程度。本文档共60页；当前第37页；编辑于星期三\19点57分2023/6/182.8炸药的氧平衡3838CWHXNYOZC、H——可燃剂，O——氧化剂爆炸产物：CO2、CO、C、NO2、NO、N2、H2O、H2、O2、CH4炸药爆炸的基本反应：2H2+O2=2H2O+240.7kJ/molC+O2=CO2+395kJ/mol氧平衡：比例关系（含氧量与充分氧化所需氧量之间的关系）氧平衡值：每克炸药中保证可燃元素充分氧化时，多余或欠缺的氧量，g/g。1.炸药的氧平衡本文档共60页；当前第38页；编辑于星期三\19点57分①单质炸药：K1=

g/g

M=12W+X+14Y+16Z

例如：硝化甘油炸药C3H5（ONO2）3——C3H5N3O9K==+0.035TNT－C6H2(NO2)3CH3——C7H5N3O6K=

=－0.74CWHXNYOZ炸药的氧平衡计算2023/6/18本文档共60页；当前第39页；编辑于星期三\19点57分②混合炸药：K2=m1K1＋m2K2＋m3K3＋…

二号岩石硝铵炸药含硝酸铵85%，TNT11%，木粉4%。

K=＋0.2×85%－0.74×11%－1.37×4%=0.0338炸药的氧平衡计算2023/6/18本文档共60页；当前第40页；编辑于星期三\19点57分K＞0，正氧平衡炸药，（NO、NO2——吸热反应，有毒，促使瓦斯爆炸）K＜0，负氧平衡炸药，（CO——有毒，C、H2——不能放出最大热量）K＝0，零氧平衡炸药（放出最大热量）炸药的氧平衡分类爆炸过程有毒有害气体的产生2023/6/18本文档共60页；当前第41页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18炸药起爆（器具）3本文档共60页；当前第42页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18起爆材料（各种雷管）传爆材料（导火索、导爆管

）

工程爆破中使用的起爆器材主要有：雷管、导火索、导爆索、导爆管、导爆管连接元件、继爆管（detonatingrelay）和起爆药柱等。

起爆器材的种类：（继爆管、导爆索）

炸药虽然属于不稳定的化学体系，但只有在一定的外界能量的作用下才能起爆，这种外界能量叫做起爆能。起爆能（initiationpower）起爆器材－－用于起爆炸药的器材。3.1引言本文档共60页；当前第43页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18火雷管起爆法导爆管雷管起爆法电雷管起爆法数码电子雷管起爆法

电力起爆法无线起爆法雷管起爆法导爆索起爆法药包起爆法非电起爆法3.1引言本文档共60页；当前第44页；编辑于星期三\19点57分2023/6/183.1引言

火雷管结构示意图1—管壳；2—传火孔；3—加强帽；4—正起爆药；5—加强药；6—聚能穴本文档共60页；当前第45页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18引言本文档共60页；当前第46页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18引言本文档共60页；当前第47页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18引言本文档共60页；当前第48页；编辑于星期三\19点57分⑴瞬发电雷管起爆药：二硝基重氮酚管壳：纸制圆壳，钝化加强药作管底加强药：黑索金加强帽：（引火头式）防止受潮、防止散落、提高装药安全，增大压力。电点火装置：桥丝直插式（两根脚线末端焊上4mm桥线，直接插入起爆药）桥丝引火头式1脚线，2密封塞，3桥丝，4起爆药，5引火药头，6加强冒，7加强药，8管壳电雷管的构造3.2电雷管2023/6/18本文档共60页；当前第49页；编辑于星期三\19点57分⑵延期电雷管①秒延期电雷管：②毫秒延期电雷管：延期药—氧化剂+可燃剂+缓燃剂。2023/6/183.2电雷管本文档共60页；当前第50页；编辑于星期三\19点57分2023/6/18本文档共60页；当前第51页；编辑于星期三\19点57分1.导火索：黑火药，常用导火索100~125s/m，点火材料（点火线、点火棒）——导火索——火雷管——炸药3.3其它起爆材料2023/6/18本文档共60页；当前第52页；编辑于星期三\19点57分2.导爆索：黑索金或太恩，药量不小于12g/m。普通导爆索6.2mm，爆速≥6500m/s；安全导爆索7.3mm，爆速≥6000m/s。

⑴安全：装药、处理瞎炮安全；没有杂散电流影响。⑵爆破效果好：起爆时间准确，避免间隙效应。⑶爆破网路设计简单。⑷无法延期爆破。3.3其它起爆材料2023/6/18本文档共60页；当前第53页；编辑于星期三\19点57分3.继爆管：毫秒延期元件导爆索——消爆管、减压室——延期药——起爆药、加强药——导爆索,延期时间有：15、30、50、75ms3.3其它起爆材料2023/6/18本文档共60页；当前第54页；编辑于星期三\19点57分1.起爆电源（1）发爆器（放炮器）：发电机式、电容式（井下使用）①直流电源（1.5V干电池）②交流器（直流电源交流高压电）③整流线路（交流高压电直流高压电）；④充电器（主电容直流高压电）⑤充电电